本文发表于《小学科学》2022年第5期（上）“教研指导”栏目
摘要：探究式教学是当下科学课堂教学的主流形式，但学生还是成长中的探究者，在给予自主时空的同时，需要在科学探究的关键处、疑难处给予支持，促进学生的深度探究。本文从知识准备、探究方法和概念建构等方面提出学习支架在科学探究中的应用策略。
关键词：学习支架 深度探究 策略
弘扬主体性是发展学生学习力的关键要素，也是促进学生深度探究的基本保障。深度探究不仅要求学生经历探究过程，还应触及事物的内部和本质，理解科学概念背后的科学意义。但在探究式教学中，我们经常会担忧：如果大步子走，简单指导，学生容易陷入浅表化探究的窼臼；如果小步子走，精细指导，学生的思维又容易产生依赖。如何支持学生有深度的探究活动，的确是一个值得研究的问题。本文以教科版四年级科学《小车的运动》教学为例，从学习支架设计的视角探讨促进学生深度探究的实施策略。
所谓支架，一般指建筑行业的脚手架，它是一个暂时性的支持平台。学习支架其实是一种隐喻，用来描述一个人在学习新知识过程中由教师和有能力的同伴对其学习进行的有效干预，主要是提供活动情境、材料支持、方法支撑、思路启发。当学生完全掌握了新知，从一个支架攀爬到另一个支架时，即为从一个旧的平衡达到了一个新的平衡。
一、知识准备的学习支架：激活概念建构的认知经验
科学概念的学习起点可分为“逻辑起点”和“现实起点”，“逻辑起点”通常就是教材设计流程中的切入点，而现实起点则是学生真实所具有的知识准备。在开展探究活动前，知识准备是指学生在学习新知识时，认知结构中所具备的与新知识相关的观念，即概念、法则、原理等。对于小学生来说，主要是与学习内容相关的科学前概念。《运动的小车》是教科版小学科学四年级上册第三单元《运动和力》中的第六课，这是“能量”概念的首次出现，也可以视为“能量”认知的起始课，为六年级《能量》单元的学习作铺垫。从课前调查的情况看，学生对能量的认知模糊且感性，有认为是“别人给了你希望、鼓励和信心，就充满了能量”这样的心理学认知，有认为“植物通过光合作用后所产生的物质”这样的认识，也有认为“让某个物体运动起来就是能量”这样较为科学的表述。为此，教师有必要通过学习支架，激活学生认知经验，引导学生进入到真实的情境中来初步探究能量的科学内涵。
支架一：情境支架，锚定现象。创设情境的目的是把学生“带入”真实的场景，产生驱动性问题。教师出示自制的神奇小风扇，开展激趣热身活动：用火、光、热让小风扇转起来，就说明这个物体带有能量，引导学生进入“能量”这个概念体系里，尽管是模糊的，具象化的，但学生容易接受，并尝试着用“能量”这个词进行表述。接着让学生观察一组对比图：风驰电掣的赛车与校园门口的限速标志牌。在比较中，有学生认为是为了安全，个别学生尝试用“运动的小车是有能量的，校园门口的限速是为了避免碰撞发生”来解释，进一步引发大家对“能量”概念学习的兴趣。
支架二:体验支架，聚焦问题。学生的问题来自于他们亲身感知，并由此生发的困惑。为此，教师不急于肯定学生的回答，而是组织全员参与的体验活动，让学生感受运动的小车产生的撞击力（有能量），大家发现手感觉疼、物体移动、倒下、飞起来，进一步思考：为什么被撞击时，木块、铅笔盒、书本会移动？这是因为在撞击的过程中，能量发生了转移，运动的小车把它的能量传递给了另一个物体，使这个物体也具有了能量，移动就发生了。进一步交流，学生还发现：撞击的速度不同，物体移动的距离不同。在教师的启发下，全班聚焦到了“小车速度与能量大小关系”的科学问题。这样的体验活动，引导学生透过表面现象去探索科学奥秘，提出一个有价值的可研究的问题，为实验设计和验证埋了“伏笔”。
二、科学探究的方法支架：以科学的方法收集事实证据
探究的过程是为了获取有价值、有结构的信息，探究的过程是以假设为线索展开的，而这一切是需要指导的，是需要支架支持的。在学生参与探究活动前，教师要站在学生的立场想一想：问题明确了吗？探究的思路有了吗？探究中需要收集哪些信息？具体怎么操作呢？如果教师没有目标意识，不做充分的预设，学生更容易关注操作上的细枝末节，缺失探究的“方位感”，随兴所至，容易在过程中迷失方向。《小车的运动》在研究方法指导方面，设计了两个支架：
支架一：问题支架，形成研究思路。研究思路是针对问题作一个整体的思考，并规划一个有计划有步骤的行动指南。在正式研究前，需要对问题作出假设，转化为可操作的具体问题，尝试寻找可检验的数据证明假设的正误。在《小车的运动》一课中，围绕“小车运动的速度与能量大小关系”这一科学问题，教师设计了如下的研究思路支架：
（1）提出假设：速度大，能量大；速度小，能量小。
（2）速度大小，怎么控制？（在材料的暗示下设计）
（3）能量大小，看什么？（有先前体验活动的基础）
以上研究思路是“问题——假设——变量控制——证据收集”这一线索展开的，将交流中学生个别化的、零星的意见汇总起来，形成了一个有整体思考力的框架结构。
支架二：提示支架，关注操作方法。操作方法是指学生通过亲自操作材料，摆弄物体，进行探索和思考，从而获得客观事实的技能。这里的提示支架主要是为收集有效证据而设计，包括如何通过材料控制研究的变量，关注哪些操作细节，如何采集数据和呈现数据等。下面列举的要点就是操作方法的提示支架：
（1）小车从同一高度，同一位置自然滑下。
（2）测试后，木块每次摆回起始位置。
（3）读取数据时，以物体最前端对应的距离为准。
（4）每组实验不少于3次，取中间数作为该组的实验结果。
这些操作方法是保证对比实验公平的关键，可以在集体交流时汇总产生。这里教师的处理方式是让学生头脑风暴，然后进行梳理，使得实验中取得有效数据的概率明显提升。
三、概念建构的研讨支架：从事实到概念的认知转换
促进学生深度研讨的学习支架是必要的。探究中获得的事实需要进入理性思维层面，围绕核心问题和事实证据开展研讨交流活动。小组在实验结束后，围绕核心问题对感性材料进行思维加工，将错误的一些观点在组内研讨时进行去除，生成小组内认为有价值的发现。在小组研讨达成初步认识后，每个小组带着自己组的观点，向全班进行基于证据的研讨。
支架一：交流支架，培养数据分析能力。科学思维就是一种实证的思维方式，一种建立在事实和逻辑基础上的理性思考。在《小车的运动》一课的研讨环节，以一连串有结构的问题作为支架，促进深度交流：
说说你们组的数据和发现。
坡度大，物体撞得远，其实说明什么？
整个班的数据说明了什么？
相同的坡度下，为什么数据也不同？
从总的数据趋势看，我们可以得到怎样的结论？
以上研讨过程，步步深入，层层递进，引导学生由数据分析向概念建构方向发展。这里既有总的趋势分析，也有差异的剖析，还有原因的探讨，一波三折，很好地撬动了学生的思维，最后得出的结论容易为学生理解和接受。
支架二：应用支架，培养科学解释能力。基于事实的结论能否在更大范围内预测和解释相关的同类现象，这是概念的应用价值体现，也是知识内化的过程。
应用一：今天的结论对你的生活有什么帮助？
应用二：在同一路段，不同车辆的限速为什么不同？
对于前一个问题，学生反应积极，纷纷表示，以后过马路时要更加注意来往的车辆，以后要特别注意避让速度快的车辆，这是非常生动具体要求的安全教育，让学生用所学的知识进行解释，将主题再次进行了升华，明白了规则的背后是科学的依据。
对于后一个问题，教师并没有给出明确的答案，发现限速还可能和其它的因素有关，保持学生对于能量学习的热情和“神秘感”，体现了作为“能量起始课”的潜在价值。
由上例分析，我们可以看出，以学习支架促进学生深度探究，教师要备好两头：一是研究“科学探究的过程”，二是研究“科学探究的主体”。科学探究有着它自身的特征、过程和操作规范，没有“科学的过程”，“想怎么做就怎么做”算不上真正意义上的科学探究。科学概念建构的过程、科学方法的应用场景是教师备课的基础选项。同时，学生既是“科学探究的实践者”，同时又是“科学探究的学习者”，是在科学探究中学习科学探究，但他们离真正意义上的科学探究还有距离，如怎样提出有价值的问题，怎样根据假设设计实验，怎样基于证据进行论证等。学习中的支架要根据不同内容、不同学情作取舍，形式不是一成不变的，适合的才是好的。学习支架不能让学生形成依赖，当有了一定的积淀后，再逐渐撤去指导支架，整合活动环节，为学生提供适切的自主探究支持系统。
综上所述，在探究式教学中，教师要深入研究科学探究能力发展的序列，研判学生学习的难点，分步推进，有序拓展，通过学习支架的应用，构建起适切的学习梯度，促进学生科学思维和实践能力的发展。
转自：“小学科学教学”微信公众号
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